Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Половая феромонная коммуникация колорадского жука

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Половая феромонная коммуникация колорадского жука"

м-1 МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

КРККОВА Ирина Павловна

УДК 632.768.12:577.19

ПОЛОВАЯ ФЕРОМОННАЯ КОММУНИКАЦИЯ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА

u3.U0.09 - энтомология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 1593

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательской институте заняты растений.

Научные руководители - доктор биологических наук, профессор Г.А, Мазохин-Ооршняков; кандидат биологических наук Е.Е. Сикицина.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, профессор Е.Н. Поливанова; кандидат биологических наук С.Г. Клочков.

Ведущее учревдение - Всероссийский научно-исследовательский институт химических средств защиты растений.

Защита состоится 19 апреля 1993 г. в 17-00 часов на заседании Специализированного совета Д 053.05.34 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: И9899, Ласква, ГСП Ленинские горы, Московский университет, биологический факультет,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета. .

Автореферат разослан " " 1993 г.

I

Ученый секретарь ,Специализированного совета, кандидат биологических наук

2.И.- Барсова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В повышении урожайности пасленовых куль-гр существенная роль принадлежит защите их от колорадского кар-

Наиболее эффективной защитой против колорадского жука с точ-[ зрения охраш окружающей среды и экономии средств признана нитрированная защита. Она означает новую тактику воздействия на ;сленность вредителя, заключающуюся в регуляции ее на экономною! целесообразном уровне. Разработка более безопасных спооо-'В борьбы с колорадским жуком на современном, этапе связана прежнее го с поиском биологически акт:шкых веществ Св том числе н ромонов), использование которых предполагает глубокие знания :ологии и экологии вредителя.

В биологии колорадского лука наиболее слабо изучены вопросы ромонной коммуникации. Известно лишь, что самки привлекав? сам-в с близкого расстояния и что привлекающий фактор, вероятно» язан с элитрами самок (¿е. ЫЫе et а{. , 1969 ; (,ewi«£on et af. f 79 ; Клочков, Первухин, 1986). Но локализация феромонпродуцирую-х органов, строение рецепторного аппарата, принципы феромонной ммуникации остаются у колорадского жука, неизученными. Поэтому сих пор остается открытым вопрос о возможности разработки медов борьбы с ним с использованием феромонов.

Цель я задачи исследований. Целью исследований являлось изу-ние ряда особенностей механизма феромонной коммуникации колорад-ого жука для оценки возможности использования феромонов для рьбы о ним.

Исходя из этого, в задачу исследований входило:

- поиск для колорадского лука веществ о аттрактивными эйствами ;

- изучение половой активности вуков в полевых условиях ;

л определение срока готовности к репродуктивному поведению у самцов и самок;

- локализация феромонпродуциругацих органов у жуков;

- извлечение феромона растворителями ;

- выявление наиболее активных компонентов (фракций) феромона;

- топография и ультраструктура сенсорных органов на антеннах самцов и самок ;

- роль хеморецепторного аппарата самцов в процессе восприятия феромона самок:

- биологическое значение для самцов экстрагируемого из элитр самок аттрактанта;

- аттрактивность экстрактов самок в полевых условиях;

- поведение жуков при насыщении воздуха запахом экстракта самок.

Научная новизна работы. Работа представляет собой исследование, в котором впервые:.

- уточнена функция элитр самок как одного из мест локализации феромонпродуцирующих. органов;

- изучена ультраотруктура элитр и боковой мембраны постно-

тума*,

-показано, что защитные железы, расположенные по линиям рисунка элитр самок, могут выполнять и функцию феромонпродуцирующих органов;

- показана возможность использования хлористого метилена как растворителя для извлечения аттрактанта из элитр;

- при ГЫ-анализо экстрактов элитр самцов и самок выявлены жостоверные различия по одному из четырех компонентов в низкоки-шпцей фракции; ■

- проведено электронно-микроскопическое исследование антенн

самцов и самок. Изучена топография и ультраструктура отдельных типов сенсилл и показана возможность восприятия ими обонятельных стимулов; о

- показано биологическое значение для жуков экстрагируемого из элитр самок аттрактанта.

Практическая ценность. Показано нарушение нормального воспроизводства вида при насыщении воздуха запахом экстракта элитр самок, что позволяет рассматривать феромон самок как потенциальное средство для снижения численности колорадского жука. Отмечена нецелесообразность использования полового аттрактанта в ловушках.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертации докладывались на Ученых Советах Всероссийского НИИ защиты растений (1986-1990 гг.) и кафедры энтомологии Московского государственного университета (1987 г<), на 1У Всесоюзном симпозиуме по хеморецепцж: насекомых в Вильнюсе (1988 г.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, состоит из введения, семи глав, заключения, выводов и списка использованной литературы, включающего 237.наименований, в том числе 166 работ иностранных авторов. Текст иллюстрирован 26 таблицами, II рисунками и фотографиям.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Феромонная коммуникация жуковчЬитосвагов._Обзор литературы. В этой главе дается анализ литературных источников о строении и функционировании феромонных желез и обонятельного ап-

парата,®выделении и идентификации половых феромонов и оценке их биологической активности. Показана перспектива использования феромонов в защите растений.

Глава 2. Материал и методика исследований. Исследования по диссертационной тема выполнялись в 1986-1990 гг. в секторе биологических и новых методов борьба с вредными организмами и на опытном поле Всероссийского НИИ защиты растений, на кафедре энтомологии биологического факультета в Московском государственном университете.

Исследования .проводились на жуках Leptineíarsa, Jecemliineata.

лабораторной и местной природной популяций.

Для лабораторных экспериментов насекомых собирали в летние сезоны 1985-1989 гг., на опытном поле ВНИИЗР. Для проведения опы-

t>

тов в ранневесешшй период жуков переводили в состояние диапаузы по методике М.Д. Вронских (1971). Во Г1-Ш декадах марта перезимовавших куков помещали в условия с фотопериодом 18 ч, темпера турой 22-24°С и влажностью 60-70$. После активации в течение 10-15 дней .питающиеся жуки спаривались, и откладывали яйца. Отродившихся личинок содержали при тех же режимах освещенности, температуры и влажности. Перед.окукливанием личинок отсаживали в эксикаторы с песком. Отродившихся жуков делили по полу и содержали отдельно до определенного возраста, необходимого для проведения экспериментов.

Визуальные наблюдения за активностью жуков в полевых условиях с целью получения данных для планирования режима лабораторных экспериментов проводили в июне-июле 1986 г. на учетных делянках (2 грядки х 100 м) опытного поля ВНИИЗР с 8 до 17 часов. •. . Наблвдения за поведенческими реакциями жуков в лаборатории проводили'при температуре 22-26°С, влажности 65-855? и 16-1Р-часо-' вом дне. Шсекомых известного возраста содержали в стеклянных со-

:удах по 20_25 особей, самцц и самки - раздельно в разных комнатах. Тестирование жуков проводили в отдельном помещении.

В лабораторных условиях определялась готовность к репродук-

■с

гивному поведению самцов и самок, для чего в каздом варианте, ана-шзировалось по 40-50 пар одновозрастных особей. Кроме того, оце-щвалось поведение самцов при их совместном и раздельном содержа-шв с самками, а также биологическое значение для них экстраги->уемого из элитр самок аттрактанта. В этих вариантах испытывалось ю 50 особей известного возраста. .

Ольфактометрическиэ эксперименты проводили на приборе с тре-та альтернативными каналами и стабильным потоком воздуха (4С0 щ/мин). Контролем при оценке аттрактивности стимула служили каналы, в которых струя воздуха проходила над чистым (К^) или прописанным растворителем (10,) стандартным субстратом (фильтровальная 5умага 50x10 мм). Оценку реакции на предъявленный стимул проводили герез 15 минут.

В электрофизиологических экспериментах электроантенногракмы !ЭАГ) регистрировались от свежзпрепарированных антенн жуков, у соторых проксимальный и дистальный концы фиксировали серебряники 1лектродами. В качестве электролита использовали 1^-нкй раствор Раздражение антенн осуществляли подачей струи воздуха че-)ез трубку с источником стимула..Регистрацию ответов проводили на ¡амопищущен потенциометре ЖИМ. ' •

Растровая электронная микроскопия была использована для изу-шния ультраструктуры сенсорных органов антенн. Материал для раст->овой электронной микросколии готовили обычным способом: фиксацию [роводкли в ном спирте, постепенно обезвоживали в 96,?-ном ¡пирте, ацетоне, сушили'в воздушно?,', потоке, монтировали на столи-се и напыляли золотом. При анализе сенсорного воор/^екхя антенн

" для обнаружения сенсилл с перфорированными стенками насекомые фиксировались в гексане 30 минут, после чего антенны переносили в спиру. Просмотр и фотографирование препаратов проводился на базе меккафедралыюй лаборатории электронной микроскопии биологического факультета.МГУ на сканирующем электронном микроскопе 1^с1й ^ -405 А.

Для получения экстрактов брались.питающиеся самцы и самки 8-15 суточного возраста, разделенные по полу сразу после выхода^, имаго. В предварительных опытах для экстрагирования применялись растворители: хлористый-метилен, хлороформ, гексан, спирт, спирт + гексан (1:1). Пригодность растворителя для экстрагирования определялась по коэффициенту аттрактивного действия (Елизаров, Кост, Цыба, 1967). ГЖХ-анализ экстрактов и разделение их на фракции проводили сотрудники кафедры органической химии химического факультета МГУ.

При оценке аттрактивности экстрактов и поиске аттрактивных веществ использовались ловушки типа Зстрон с клеевыми вкладышами.

Достоверность полученных результатов оценивалась по {-критерию (Доспехов, 1985).

Глава 3. Поиск веществ с аттрактивными свойствами. На ат-трактивность испытывались различные по химической природе вещества: биоорганические, элементоорганические, гетероциклические, гете-роциклы с конденсированными ядрами и различными заместителями, полициклическке, карбоциклические, высокомолекулярные, ароматические углеводы, амино-, окси-, сульфо- и алифатические кислоты, кетоны, альдегиды и их производные. Концентрация веществ,'состав и соотношение компонентов в композициях, растворители заранее об-сувд лись с химиками.

Скрининг указанных веществ и композиций из них не выявил

для колорадского жука ни половых, ни пищевых аттрактантов.

Показано, что в испытаниях подобного рода найти аттрактант для колорадского 'жука практически невозможно, так кад имеющиеся данные о пищевом предпочтении насекомых и исследования в области половых феромонов указывают, как правило, на многокомпонентное^ изучаемых стимулов и массу причин, определяющих их эффективность.

Глава 4. Изучение некоторых физиологических характеристик местной популяции колорадского жука. Приводятся результаты наблюдений и экспериментов, проведенных с целью уточнения для данной популяции суточной активности, оптимальных условий ее проявления, возраста физиологической готовности к репродуктивному поведению. Показана возможность извлечения экстрагированием аттрактанта, обеспечивающего стабильность реакций насекомых.

Наблюдениями за активностью колорадского жука в поле при разных параметрах температуры и влажности показано, что наиболее постоянное число спаривающихся и питающихся жуков при отсутствии четких пиков активности сохранялось при температуре 22-25°С, влажности 60~Г?С% с 9-00 до 17-00 при длине дня 16-18 часов. Это дало нагл основание планировать время проведения экспериментов в лабораторных условиях при соблюдении соответствующих условий без внесения дополнительных корректив в показатели активности жука.

Наблюдениями за половым повелением питающихся самцов и са- " мок установлено, что их половая активность отчетливо проявляется, как правило, при достижении шли возраста 6-7 суток. Аттрактив-ность самок для самцов и положительная реакция самцов на самок увеличиваются с их возрастом. В возрасте 6-7 суток спариьаются АС% насекомых, к 9-10 дню количество спаривающихся особей увеличивается до 5С$ и достигает 70-30?! на 14-15 сутки, У одновозраст-ных самцов и самок старше двух недель количество образующихся пар

также не превышает 80$. В более раннем возрасте половая активность жуков была менее выражена и у 3-4— суточных самцов и самок проявлялась не более чем у 15% особей (рис. I). В редких случаях самки могли спариваться в возрасте I суток, самцы - 2 суток. Сделан вывод, что для проведения различного рода экспериментов по биотестированию следует использовать жуков 10-14 суточного возраста. В половом поведении активная роль принадлежи самцам. Нахо-.дясь от самки на расстоянии 3-5 см, самцы замедляют или приостанав ливают движение. Антенны их начинают часто колебаться. Приблизившись, жуки тщательно ощупывают предполагаемых партнеров, касаясь антеннами их элитр, и только после этого самец делает попытку копуляции. Самки в большинстве случаев ведут себя пассивно.

бо»раст жчков, сушки

Рис.- x. Готовность самцов и самок колорадского жука к репродуктивному поведению-

При оценке возможности извлечения аттрактанта самок экстра-ярованаэгл разными растворителя!.® при разных режимах наилучшим астворителем оказался хлористый матилэя. Коэффициент аттрактагв-ого действия (КАД) хлористометиленознх экстрактов был наибольшим двух вариантах экстрагирования (табл. I).

Таблица 1

Влияние растворителя на эффект извлечения аттрактанта

самок

!КАД экстрактов самок колорадского жука Растворитель !_для сэдтпоп своего вида. %

| *впп;ля^щсцтрагарования. ^с^тки

зкеан 5-10 * 10-15

шрт 5-10 40-50

¡ксан + спирт (1:1) 40-50 60-70

юрофори 40-50" 6С-70

гористый метилен 50-70 70-80

;ир 15-20 40-50

Достаточно высокий коэффициент привлечения самцов на 1-су-чны8 хлористомвтпленовыз экстракты позволил нам выбрать именно от растворитель и ограничиться ил. В отдельных экспериментах ш пользовали спирто-Г8Ксановые экстракты, что было вызвано техни-скими трудностями.

Глава 5. Локализация Дяромошгоодупируших органов у самок торадского жтка. Приводятся результаты экспериментов, задача горых нэ только подтвердить п проверить ука имеющиеся сведения Церемонной коммуникации ( Ьг^пзсп 1979), но и на осно-

шп личного материала определить локализацию аттрактанта на хе насекомого а вняазть ого биологическое згачение.

Поэтому в первичных экспериментах нами была определена ат-

трактивность для самцов интактных самок и самок с удаленными элитрами (табл. 2).

По данным Н.и^г^оп. можно было ожидать, что продукция феромона связана только с элитрами. Однако из полученных данных следует, что запах самок, у которых удалены элитры, не менее аттрактиван, чем запах интактных самок и, следовательно, нельзя считать элитры единственным источником феромона.

Таблица 2

Э|фект удаления элитр на аттрактивность 15-дневных самок в ольфактометре (концентрация стимула - 3^)

Послеоперацион- ! ный срок, сутки !.

привлеченных самцов, х + $х

1 оперированные ! интактные !самки ! самки

! !

¡контроль (чистая фильтровальная бумага)

3 18,5 + 0,86 17,5 + 0,43 8,1 + 0,76

5 20, Г + 0,92 19,2 + 0,54 7,7 ± 0,94

8 22,5 + 1,72 19,5 + 0,79 7,5 + 0,94

10 . 26,6 + 0,76 25,0 + 0,71 8,8 + 0,45

12 26,6 + 0,49 23,3 + 0,49 10,0 + 0,80

В ольфактометрических.экспериментах со спирто-гексановыми экстрактами самок все части тела их также обладали некоторой аттрактивностыо для самцов, хотя запах элитр при любых сочетаниях обладал наибольшей аттрактивностыо (табл. 3).

Таблица 3

Аттрактивность сшрто-гексановых экстрактов самок в ольфактометре (концентрация стимула - 5 экв/^)

% привлеченных самцов, х + $х

самок, сутки ! целое ( тело ! голово-1 грудь { брюшко 1 | тело без , элитр j элитры !

6 17,5+1,08 _ _ 10,3+1,70 18,0+2,03

8 11,0+1,54 15,0+1,03 - 20,0+2,54

10 18,2+1,80 - - 16,0+1,08 23,0+2,60

14 - 16,0+2,60 18,0+2,16 - 25,4+1,82

Результаты электрофизиологических исследований экстрактов самок для самцов аналогичны. Максимальные амплитуды ЭАГ получены при раздражении антенн запахом элитр (табл. 4).

Таким образом, полученные результаты не дали четкого "однозначного ответа о локализации феромонпродуцирущих органов.

Таблица 4

Аттрактивность спирто-геясановых экстрактов самок для самцов, определимая методом регистрации ЭАГ (концентрация смогла - 0,1 экв/^)

Возраст . самок, сутки ! Среднее значение амплитуды ЭАГ, X + $х, мв

} целое | 1 тело . ; тело без | элитр ; | элитры

3 ' 17,0+2,04 ' II,С + 1,64 25,0 + 1,67

6 21,5 + 2,12 19,0 + 2,01 . .27,0 +2,27

10 24,0 +1,55 20,0+2,70 35,0 + 2,44 .

14 34,1 + 1,79 30,0 + 3,12 45,0 + 1,98

При анализе результатов расширенной серии опытов, где запах хлористометшгеновых экстрактов элитр самок и. самцов и их тел без элитр предъявляли, своэму и противоположному полу, была выявлена

совершенно однозначная закономерность- Только залах экстрактов элитр силок достоверно привлекает самцов. Во всех других вариантах опыта привлечение на запах отсутствовало как для самцов, так в для самок, причем одинаковые результаты были получены с экстрактами весенних жуков и хуков цреддиалаузного состояния.

Факты достоверного отличия самцами запаха экстракта элитр сазгок от контроля свидетельствуют о присутствии феромона на них и, возможно, в такой его состоянии, при котором он легче извлекается растворителями. Также возможно, что при использовании спирто-гексанового или хлористометшшнового растворителей нельзя извлечь аттрактивное вещество из тела самки или извлекаемые из тела самки компоненты функционально не идентичны тем, которые присутствует ц извлекаются из элитр.

Анализ улътраструктуры элитр показал, что кроме мелких желез, расположенных по линиям рисуших, описанных ранее как оборонительные или защитные ( Raste-eis % "bäfoze, 1977; Dtroe , Pas -teefs, 1977, IS82), их поверхность не имеет никаких других специальных структур, которые могли бы быть квалифицированы как фе-^омонпродуцирувдие. Ыозолевидные образования, обнаруженные на внутраше2 поверхности, скорее всего, представляют структуру, обеспечивавшую механическое крепление элитр к телу.

Возможно, что железы, обнаруженные на элитрах и описанные как защитные, выполняют и другую функцию - феромоппродуцирующих органов. В пользу этого предположения говорит факт аттрактивнос-ти для самцов самок без элитр, поскольку защитные железы имеются не только на элитрах, но и на прокохуме ( Pasteefs, Dafeze, 1977; $troe, Pastee Cs , Г977, 196^).

дологическое эначэние экстрагируемого из элитр оамок ат-трактанта оценивали на жуках двухдневного возраста. Период ка-

- 13 -

блюдения длился 57 дней (табл. 5).

Таблица 5

Влияние запаха экстрагируемого из элитр самок 41 аттрактанта для самцов

Содержание самцов Гибель самцов, х + ¿х, %

1-й месяц наблюдения ! 2-й месяц • наблюдения 1 | всего

(/(/" + оо (контроль)'1" 12,0 + 1,30 4,0 + 0,60 16,0 + 1,83

м 20,0 + 1,64 20,0 + 1,64 40,0 + 2,08

(¿ё + аттрактант 16,0 + 1,80 4,0 + 0,60 20,0 + 2,20

Как видно из таблицы, смертность самцов при раздельном содержании с самками в 2,5 раза выше контрольного варианта. Присутствие запаха аттрактанта элитр самок почти равноценно-присутствию живых самок. К тому же, в обоих вариантах опыта (без и в присутствии аттрактанта) с момьнта наступления половой зрелости (на 8-9 сутки) отмечалось состояние полового возбуждения самцов. Они быстрее обычного(по сравнению с контролем) двигались, одни взбирались на спину другим и сохраняли такое положение .1-2 часа. Сексуальное поведение самцов более выраженным было в присутствии аттрактанта и самцы часто пытались копулировать друг с другом.

Из глористометиленовых элитр самок было выделено 4 фракции, из которых запах одной 0$) самцы достоверно отличали от контроля. Интенсивность реакции самцов несколько возрастала при увеличении концентрации отицула (табл. 6).

Таблица 6

Аттрактивность фракции #2 из экстракта элитр самок для самцов в ольфактометре

Концентрация стимула, экв/§ | % привлеченных самцов, х + £х

| . фракция ! «г 1

10 25,8 + 0,31 20,0 + 0,16 19,2+0,31

20 27,5 + 0,22 14,2 + 0,22 18,0 + 0,60

50 37,8 + 0,60 14,2 + 0,31 13,3 +0,42

Хлористометиленовые экстракты жуков были проанализированы химиками и методом газожидкостной-хроматографии (Г1Х). Оказалось, что хроматограммы содержат большое число сигналов, что свидетельствует о наличии сложной смеси исследуемых экстрактов. Хроматогра-фические сигналы в области высококипящих соединений - ¿шогокомпо-нентные системы, идентичные по количеству и интенсивности входящих соединений. Соединения, входящие в интервал первых 14 минут, имеют одинаковое время удерживания, но довольно существенно отличаются по интенсивностям (табл. 7).

Таблица 7

ПХ-анализ экстрактов колорадского жука

! % содержания сигналов_

!удержи-| элитры без мозолевиднцх ! мозолевидные образования

!вания,! образований >__;_

!мин. ! о !1! о:!#

! I + I 0 I + I

А 3,51 2,5 + 0,64 1,5 + 0,47 2,0 + 0,50' 1,4+0,40

В 4,57 20,0 + 2,51 11,3 + 2,68 15,5 + 2,19 8,7 + 1,96

С 5,12 5,5 + 1,60 2,7 + 1,98 3,0 + 0,61 ,2,1 + 0,54

Д 12,30 72,0 + 6,01 84,5 +7,08 79,5 + 6,92 87,? +3,99

Как видно из таблицы, в низкокипящей фракции экстракты элитр без мозолеввдных образований и сами мозолевидные образования сох-

раняют вое четыре компонента у обоих полов. Содержание компонен-' тов А, В, С в экстрактах для самок несколько выше, чем для самцов, причем по компоненту В различия достоверны, компонент Д я имеет обратные отношения для самок и оамцов. -

Полученные результаты не только подтверждают выводы Левинсон ( {деиливоп еЬ 1979) 0 связи феромонной коммуникации колорадского жука с элитрами самок, но и дают основание, с большей вероятностью, считать их одним из мест локализации феромонпродуцирую-щих органов.

Глава 6. Изучение хеморецепторннх органов у имаго колорадского жука. Приводится топография. и ультраструктура антенн самцов и самок. Рецепторная зона антенн у обоих полов находится на 6-11 сегментах. При анализе сенсорного вооружения выявлено четыре типа трихоидных и три группы с вариациями базиконических сенсилл. Половых различий ни в наборе сенсилл, ни в топографии их не установлено.

Для определения возможной функции отдельных типов сенсилл по морфологическим признакам необходимо располагать сведениями о наличии пор в стенках волосков. Это было достигнуто фиксацией живых объектов в гексане. Оказалось, что из трихоидных сенсилл поры имеют только трихоидные сенсиллы дистального членика с тупой вершиной. Учитывая расположение волосков, их специфический изгиб, . позволяющий осуществлять контакт с поверхностью субстрата, а также наличие поры (или пор) только на вершине, можно предполагать, что они могут выполнять функцию контактных хеморсцепторов. Все базиконические сенсиллы при гексановой обработке выделяют внутри-сенсиллярную жидкости. Характер выступивашх капель чрезвычайно разнообразен, что свидетельствует о многообразии организации сен-оилл и выполняемых ими функций.

Показано, что у самцов запах полового феромона самок воспринимается сенсиллами двух дистальных члеников, ампутация которых достоверно влечет за собой индифферентное отношение к этому запаху в ольфактометре даже' при значительной его концентрации 50 экв/^.

Глава 7. Оценка возможности использования полового Феромона колорадского жука для защиты пасленовых культур.Существуют два основных способа использования феромонов насекомых против насекомых, в результате которых нарушаются их жизненно важные функции. Это привлечение насекомых в феромонные ловушки и уничтожение их до того, как они смогут обнаружить естественные источники феромона и насыщение синтетическим феромоном воздуха, которое помешает им находить эти источники. ,

Для оценки возможности применения указанных способов борьбы с колорадским жуком приводятся результаты лабораторных и полевых экспериментов, в которых определялась эффективность дистантного действия самок и их экстрактов, аттрактивность экстрактов самок в полевых условиях и влияние насыщения воздуха запахом экстрактов самок на поведение жуков.

Б лабораторных опытах 8-суточные девственные самки по 5 штук помещались в садки из сетки, которые вывешивались на растения картофеля в верхней части. Экстракты испытывали в концентрации 5 экв/д. Затем выпускали самцов и наблюдали за их перемещением. Направленного движения самцов ни к самкам, ни к экстрактам обнаружено не было. Встреча самцов с самками и обнаружение самцнш экстрактов происходили, как правило, случайно и при непосредственном контакте. Лишь 2С$ самцов обнаруживали самок с расстояния 3-5 ом.

В полевых опытах использовались девственные и прокопулиро-

вавшие Ю-суточные самки, которые по 40 штук помещались в газовые садки, установленные в центре поля без растительного покрова на армированную пленку с клеем Пестификс. Радиально в восьми направлениях, охватывающих все стороны света через 0,5; 1,0;,2,5; 5,0; 10,0; 20,0 и 40,0 метров от садков с самками выпускались меченые цветными нитроэмалями самцы. Результаты опыта показали отсутствие подовых феромонных сигналов дистантного действия. Лишь 2,6% жуков было привлечено с расстояния 0,5 и - с расстояния 1,0 м, причем при совпадении хеш- и анемотаксиса. Около 30% жуков (1050 из 3600) было обнаружено на картофельном и свекловичных полях, лесополосе в течение 7 дней со дня выпуска. Эти стации окружали поле пара, находясь от крайних точек выпуска на расстоянии 30-50 м. Более половины из этих жуков (611 экз.) были найдены на картофельном поле.

Таким образом, наблюдения за поведением колорадского жука в лабораторных и полевых условиях, а также анализ литературных. данных (Клочков, Первухин, 1986; Me Woo, 1926; dz VJ'dde. et ad, 1969; Ma, Visser , 1978; lewlasorv etat, 1979; WitSner et aE., 1984) показывают, что самки колорадского жука выделяют, вероятнее всего , лишь сигналы близкодистантного и контактного действия. А дистантные химические сигналы, привлекающие колорадского жука к кормовому растению играют, очевидно, роль агрегационного феромона, способствуя встрече самцов и самок.

Аттрактивность экстрактов элитр самок для жуков на картофельном поле с численностью имаго 2,0 экз/куст оценивалась в концентрации 30 экв/ç на ловушку. Ловушки находились в поле 10 дней.

Результаты опыта показали, что и экстракт элитр самок и фракция Л 2 )того экстракта обладают некоторой аттрактивноотью

для самцов, о чем свидетельствуют соотношения отловленных самцов и самок в ловушках (табл. 8).

Таблица 8

Аттрактивность экстрактов элитр самок колорадского жука в поле

Варианты ! Количество ! ловушек i i ¡Отловлено жуков I! !ловушкой за пери-! !од опыта , ! j х + $х, ЭКЗ. j • ¿Г: ?

Экстракт 20 4,0 + 0,40 4,6 : I

фракция №2 20 3,8 + 0,32 4,5 : I

Контроль 20 1,8 + 0,60 1,0 : 1,1

Однако очевидно, что практически трудно найти эффективный

синтетический половой аттрактант, который мог бы конкурировать с естественным на фоне высокой численности вредителя, тем более/, что половых химических сигналов дистантного действия у колорадского жука не выявлено (кроме ольфактометрических экспериментов).

Анализ полученных результатов дает основание, с-большей ве-, роятностью считать, что использование полового феромона в ловуш->ках для защиты пасленовых культур от колорадского жука не представляется целесообразным.

Поведение колорадского жука при насыщении воздуха запахом экстракта самок изучалось в лабораторных и полевых условиях.

В лаборатории допытывалась концентрация 150 экв/^. 2-суточ-ные жуки (5с/+ Е<р) помещались в стеклянные 0,75 л банки, дно и стенки которых выстилались фильтровальной бумагой. "Феромон" (экстракт элитр самок) крепился сверху. Корм - лиотья картофеля. В контроле жуки содержались вне действия феромона. Опытные и'контрольные жуки находились в разных боксах одного помещения при одинаковых условиях в течение 2С дней.

В полевых условиях опыт аналогичен. На растения картофеля, зыращенные в вегетационных сосудах и выставленные на поле пара, юдоаживалось по 10 особей (5с/ + 5^) 3-суточного возраста .и оделись садки из мельничного газа. Расстояшш между сосудами в сонтроле и опыте С,5, контролем и опытом - 50 м. Предполагая, '.то в поле процесс испарения "феромона" идет гораздо быстрее, в >пыте испытывалась концентрация его 300 эквД). "Феромон" крепился ! верхней части растения. Наблюдения проводились также 20 дней.

Результаты лабораторного и полевого опыта однозначны. Высосал концентрация феромона рездо снижает половую активность жу-иэв. Это выражено в менее длительных актах копуляции, меньшей шцепродукции самок и меньшем количестве оплодотворенных яиц [табл. 9). '.

Таблица 9

Поведение колорадского лука при насыщении воздуха запахом экотракта элитр самок

Сонцент- ¡Место !Количест- ¡Длитель- ;Яйцепродук- Выход ли-

>ация эк- ¡прове- !во анали- ность ко- !ция 1о , чинок,

¡тракта, ikb/<j дения ¡опыта i ¡ !зируемых jnap i !пуляции, 1 X + $х, 5 мин. 1 X + $х, Í ют. i X + %

.50 лабора- 40 3,5 + 0,64 18,6 + 3,40 65,0 + 7,40

тория ~ ~ "

'.онтроль 40 9,5 + 0,40 41,0 + 2,29 90,0 + 1,90

ЮО поле 30 - 18,3 + 2,11 61,0 + 5,64

контроль -"- 30 - 52,1 + 3,90 100,0 + 0,0

Таким образом, результаты опыта дают основание рассматри-ать феромон самок колорадского жука как потенциальное средство ля снижения его численности при использовании феромона методом асыщения.

- 20 -

Окончательный ответ о возможности использования феромона колорадского жука для борьбы с ним может быть дан после установления состава феромона, идентификации всех его. компонентов и анализа их активности в лабораторных и полевых условиях.

ВЫВОДЫ

1. Результаты лабораторных и полевых экспериментов достоверно показывают наличие половой фэромонной коммуникации у колорадского жука, о которой неоднократно упоминалось в отечественной и зарубежной литературе. Подтверждено, что она носит близкодистант-ный характер.

2. Половой феромон самок топографически связан в основном с 'элитрами самок и наиболее полно извлекается хлористым метиленом. 'Внутри элитр, по их латеральному краю расположен ряд многоклеточных желез, Мы впервые связываем функцию секрета этих желез с $е-ромонной коммуникацией жуков, хотя ранее установлено, что эти железы выполняют защитную функцию.

3. При фракционировании экстрактов элитр установлена биологическая активность одной из 4-х низкокипящих фракций самок для самцов. Хроматографический анализ в области высококипящих соединений представляет многокомпонентные системы без половой дифференциации.

4. Проведен подробный анализ антеннальных рецепторных органов самцов и самок на уровне эмиссионного электронного микроскопа. Описана ультраструктура 4-х типов трихоидных и 3-х типов с

-вариацшзгЕ базиконических сенсилл, идентичных для обоих полов. Установлено, что.рецепторы, воспринимающие запах феромона самок, локализованы на 2-х дистантных еигментах антенн самцов.

- 21 -

t>. Использование бшишпие (рзрсзвзна. в ков нецелесообразна иж-зш муникации у колорадского) лщяыи

6« 1$ШШЛ£Ша ПЕрНЗЩЮТШгЕ wtvrn.H'l'gyflTgmmt численности вредителя: ивтцдши ннсшрвния^ рация запаха фероипна; ркииго ьгнинии'Е' EDS И ЩПГВО¡HSV Я"

- сС -

/бликованных по материалам ".сертации

гацина Е.Е. Краткая характеристика феро-ДСКОГО жука ^ерЬяе^Лгза "''*-)// Реф. ТУ Всес. симп. по хемо-2Й-23 сент., 1988. - Вильнюс,

на Е.Е. Некоторые аспекты половой ком-i // Защита растений в интегрированных гьскохозяйственных культур: Сб. науч. 39. - С. 38-51. Рицина Е.Е» Морфология рецепторного ап-'.чого жука // Интегрированная защита расте-Кнсивного сельскохозяйственного производства: 'ВНИИЗР - Воронеж, 159С. - С. 19-<,С.

4. Сишщина Е.Е., Крюкова И.П. Сенсорное вооружение антенн колорадского жука // Биологические науки. - 1990. - М2. - С. 36-45.

5. Д.А. Колесова, Т.А. Рябчинская, Г1,Г. Чмырь, В.В. ¿атями-на, Н.С. Куликов, В.И. Еалков, И.П. Крюкова, Г,Л. Харченко. Биологически активные и биологические средства в интегрированной защите плодовых, овощных, зерновых и зернобобовых культур от 'вредителей // Интегрированная защита растений от вредных организмов: Сб. науч. тр. / ВШЖР. - Воронеж, 1991. - С. 66-81.

'¿А, ......."

-Подписано в печать 17.02.93г. формат бумаги 80л94 1/16 У.П.Л. 1.0. Бумага писчая. Заказ 71,ТиражЮ0 ,

394017 Воронеж, пр.Революции, 19 УиП ЕТИ